Downstream processing von Biomolekülen aus nachwachsenden Rohstoffen:
Gespeichert in:
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| Format: | Abschlussarbeit Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Göttingen
Cuvillier
2015
|
| Ausgabe: | 1. Aufl. |
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | XVIII, 318 S. Ill., graph. Darst. 21 cm |
| ISBN: | 9783954049714 |
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| adam_text | INHALTSVERZEICHNIS
1 EINLEITUNG UND ZIELSETZUNG 1
2 STAND DER TECHNIK 3
2.1 RAPS UND WEIZEN 3
2.1.1 WERTSCHOEPFUNGSKETTE RAPSEXTRAKTIONSSCHROT UND -PRESSKUCHEN 3
2.1.2 PROTEINE 3
2.1.3 POLYPHENOLE 4
2.1.4 PHYTINSAEURE 5
2.1.5 PROTEINE, SINAPINSAEURE UND PHYTINSAEURE 6
2.1.6 WEITERE ANWENDUNGEN 6
2.1.7 POLYPHENOLGEWINNUNG AUS WEIZEN 7
2.2 LIPOPHILISIERUNG VON POLYPHENOLEN 8
3 THEORETISCHE GRUNDLAGEN 11
3.1 POLYPHENOLE 11
3.1.1 PHENOLCARBONSAEUREN 12
3.1.1.1 HYDROXYZIMTSAEUREN 12
3.1.1.2 HYDROXYBENZOESAEUREN 13
3.1.2 FLAVONOIDE 13
3.1.3 STILBENE 14
3.1.4 LIGNANE 15
3.1.5 EIGENSCHAFTEN DER POLYPHENOLE 16
3.1.5.1 PHYSIOLOGISCHE WIRKUNG 16
3.1.5.2 OXIDATION UND POLYMERISIERUNG 17
3.1.6 POLYPHENOLE IM RAPS 17
3.1.7 POLYPHENOLE IN WEIZEN 18
3.2 PHYTINSAEURE 20
3.2.1 EIGENSCHAFTEN DER PHYTINSAEURE 21
3.3 RAPSPROTEINE 22
3.3.1 EIGENSCHAFTEN VON RAPSPROTEINEN 23
3.4 STATISTISCHE VERSUCHSPLANUNG 24
3.5 ADSORPTION UND LONENTAUSCH 28
3.5.1 ADSORPTIONSISOTHERMEN 28
3.5.1.1 LANGMUIR-ISOTHERME 29
3.5.1.2 BET-ISOTHERME 30
XIII
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3.5.2 KINETIK 30
3.5.2.1 KINETIK PSEUDO-ERSTER-ORDNUNG. 31
3.5.2.2 KINETIK PSEUDO-ZWEITER-ORDNUNG 31
3.5.2.3 WEBER-MORRIS-PLOT 32
3.5.3 CHROMATOGRAPHIE 32
3.5.3.1 KENNGROESSEN DER CHROMATOGRAPHIE 33
3.5.3.2 DURCHBRUCHSKURVEN VON FESTBETTADSORBERN 37
3.6 EXTRAKTION 39
3.6.1 FLUESSIG-FLUESSIG-EXTRAKTION 39
3.6.2 FEST-FLUESSIG-EXTRAKTION 40
3.6.3 KINETIK DER EXTRAKTION 41
3.6.3.1 FEST-FLUESSIG-EXTRAKTION 41
3.6.3.2 FLUESSIG-FLUESSIG-EXTRAKTION 42
3.6.4 KINETIK UND AKTIVIERUNGSENERGIE DER HYDROLYSE WAHREND DER
EXTRAKTION 43
3.7 KRISTALLISATION 45
3.8 IMMOBILISIERUNG VON ENZYMEN 47
4 MATERIAL 51
4.1 NACHWACHSENDE ROHSTOFFE 51
4.1.1 RAPS 51
4.1.2 WEIZEN 54
4.2 PARTIKELSYSTEME 56
4.2,1 ZEOLITHE 56
5 ERGEBNISSE ZUR AUFARBEITUNG VON WERTSTOFFEN AUS RAPSSCHROT UND WEIZEN
59
5.1 STABILITAET UND LOESLICHKEIT VON POLYPHENOLEN WAEHREND DER EXTRAKTION
59
5.1.1 EINFLUSS VON POLYPHENOLOXIDASEN 59
5.1.2 ANALYTIK DER OXIDATIONSPRODUKTE 62
5.1.3 MASSNAHMEN GEGEN DIE ENZYMATISCHE OXIDATION 64
5.1.3.1 INHIBIERUNG DER POD DURCH ZUGABE VON ASCORBINSAEURE 64
5.1.3.2 ENTFERNUNG DER POD DURCH ADSORPTION 65
5.1.4 EINFLUSS DER EXTRAKTIONSPARAMETER 67
5.1.4.1 EINFLUSS DES PH-WERTES UND DER TEMPERATUR 67
5.2 FEST-FLUESSIG-EXTRAKTION VON POLYPHENOLEN AUS RAPSSCHROT 72
5.2.1 PARAMETEROPTIMIERUNG DER BATCHEXTRAKTION DURCH DOE 72
5.2.1.1 LOESEMITTEL-FESTSTOFF-VERTIAELTNIS 74
5.2.1.2 PH-WERL 75
XIV
5.2.1.3 TEMPERATUR 75
5.2.1.4 ZEIT 76
5.2.1.5 OPTIMALE PARAMETER 76
5.2.2 KINETIK DER EXTRAKTION SOWIE DEGRADATION UND HYDROLYSE WAEHREND DER
EXTRAKTION 77
5.2.3 VERGLEICH VON ORGANISCHEN LOESEMITTELN UND DER
ULTRASCHALL-GESTUETZTEN
EXTRAKTION 82
5.2.4 KREUZSTROMEXTRAKTION 83
5.2.5 GEGENSTROMEXTRAKTION 85
5.2.6 MODELLBILDUNG DER EXTRAKTION 89
5.2.7 BESTIMMUNG DES STOFFAUSTAUSCHKOEFFIZIENTEN KS 92
5.2.8 BESTIMMUNG DES STOFFUEBERGANGSKOEFFIZIENTEN KA FUER SINAPINSAEURE 93
5.2.9 MODELLIERUNG DER EXTRAKTION 96
5.2.9.1 UEBERPRUEFUNG DER ANWENDBARKEIT AUF DIE GEGENSTROMEXTRAKTION 97
5.3 HYDROLYSE VON RAPSSCHROT 99
5.3.1 CHEMISCHE HYDROLYSE 100
5.3.2 ENZYMATISCHE HYDROLYSE 102
5.3.3 VERGLEICH DER CHEMISCHEN MIT DER ENZYMATISCHEN HYDROLYSE 106
5.3.4 ENZYMATISCHE HYDROLYSE MIT IMMOBILISIATEN IM BATCH UND FESTBETT
107
5.3.4.1 EINSATZ IM KOMPLEXEN SYSTEM RAPSSCHROT 112
5.3.4.2 EINSATZ IM FESTBETT 114
5.4 PARTIKELEINSATZ ZUR GEWINNUNG DER POLYPHENOLE, PHYTINSAEURE UND
PROTEIN 116
5.4.1 POLYPHENOLE 116
5.4.1.1 ADSORBER-SCREENING 117
5.4.1.2 EINSATZ DER ZEOLITHE IN RAPSSCHROTEXTRAKTEN 122
5.4.1.3 BINDUNG VON PHYTINSAEURE UND PROTEINEN AN ZEOLITHEN 127
5.4.1.4 AUFKLAERUNG DER MECHANISMEN AN ZEOLITHEN 128
5.4.1.5 EINSATZ IN DER CHROMATOGRAPHIE 132
5.4.2 PHYTINSAEURE 135
5.4.2.1 CHARAKTERISIERUNG VON PUROLITE A200 135
5.4.2.2 EINSATZ VON PUROLITE A200 IN RAPSSCHROTEXTRAKTEN 138
5.4.2.3 BINDUNG VON SINAPINSAEURE UND PROTEIN AN PUROLITE A200 141
5.4.2.4 EINSATZ VON PUROLITE A200 IN DER CHROMATOGRAPHIE 142
5.4.3 PROTEINE 147
XV
5.5 FLUESSIG-FLUESSIG EXTRAKTION DER WERTSTOFFE 151
5.5.1 SCREENING VON LOESEMITTELN 151
5.5.2 KINETIK DER EXTRAKTION MIT EHTYLACETAT UND PENTANOL 154
5.5.3 ANWENDUNG DER LL-EXTRAKTION ZUR GEWINNUNG VON SINAPINSAEURE AUS
HYDROLYSIERTEN RAPSSCHROTEXTRAKTEN 155
5.5.4 OPTIMIERUNG DES LOESEMITTELVERHAELTNIS UND DER STUFENZAHL 157
5.5.5 EXTRAKTION VON PHYTINSAEURE UND PROTEINEN 158
5.6 PHYTINSAEUREGEWINNUNG UEBER EIN FAELLUNGSVERFAHREN 160
5.7 HERSTELLUNG VON HOCHREINER SINAPINSAEURE 164
5.7.1 ENTFERNUNG DER FETTSAEUREN 165
5.7.2 VERDRAENGUNGSKRISTALLISATION UND REINHEIT DER SINAPINSAEURE 166
5.8 VERFAHRENSENTWICKLUNG ZUR AUFARBEITUNG ALLER BIOMOLEKUELE 171
5.9 WIRTSCHAFTLICHKEITSBETRACHTUNG MITTELS SUPER PRO DESIGNER 175
5.9.1 PROZESSFLIESSBILDER AUS SUPERPRO DESIGNER 177
5.9.2 VERGLEICH DER VERFAHRENSKOMBINATIONEN 177
5.9.3 VERGLEICH DER CHEMISCHEN UND ENZYMATISCHEN HYDROLYSE 182
5.10 ZUSAMMENFASSSUNG 184
6 AUFARBEITUNG VON FERULASAEURE AUS WELZEN 187
6.1 PARTIKELGROESSENVERTEILUNG DER WEIZENSORTEN SAFRANIA UND INDIGO 187
6.2 FEST-FLUESSIG-EXTRAKTION DER POLYPHENOLE 189
6.2.1 VERGLEICH MIT ORGANISCHEN LOESEMITTELN 190
6.3 HYDROLYSE DES WEIZENS 191
6.4 OPTIMIERUNG DER FERULASAEUREAUSBEUTE DURCH KLASSIEREN 194
6.5 AUFARBEITUNG DER FERULASAEURE 197
6.6 PROZESSINTEGRATION 199
6.7 ZUSAMMENFASSUNG 201
7 LIPOPHILISIERUNG VON POLYPHENOLEN 203
7.1 CHARAKTERISIERUNG DER LIPOPHILIE 204
7.2 PARAMETEROPTIMIERUNG MITTELS DESIGN OF EXPERIMENTS 205
7.3 VERESTERUNGSREAKTION MIT VERSCHIEDENEN FETTALKOHOLEN UND -SAEUREN 210
7.4 MS-UND LOGP-ANALYTIK DER PRODUKTE 212
7.5 ANTIOXIDATIVE AKTIVITAET DER PRDODUKTE 214
7.6 ZUSAMMENFASSUNG 216
8 ABSCHLUSSSDISKUSSION UND AUSBLICK 219
9 LITERATURVERZEICHNIS 225
ANHANG A: ANALYTISCHE METHODEN 249
XVI
ANHANG A1: HPLC UND LC-MS ANALYTIK VON POLYPHENOLEN 249
ANHANG A1.1: SINAPIN-ANALYTIK 250
ANHANG A1.2: LC-MS ANALYTIK VON POLYPHENOLEN 251
ANHANG A2: HPLC ANALYTIK VON PHYTINSAEURE 252
ANHANG A3: HPLC ANALYTIK VON ZUCKERN 253
ANHANG A4: GC-MS/FID ANALYTIK VON FETTSAEUREN UND SINAPINSAEURE 254
ANHANG A5: HPLC ANALYTIK ZUR BESTIMMUNG DES LOG P WERTES 254
ANHANG A6: FOLIN-CIOCALTEAU-TEST (FC-TEST) ZUR QUANTIFIZIERUNG VON
POLYPHENOLEN 256
ANHANG A7: FARBASSAY ZUR QUANTIFIZIERUNG VON PHYTINSAEURE 256
ANHANG A8: BRADFORD-ASSAY ZUR QUANTIFIZIERUNG VON PROTEINEN 258
ANHANG A9: IR (INFRAROT)-ANALYTIK 259
ANHANG A9: ELEMENTARANALYSE (CHNS) 259
ANHANG A10: XPS (X-RAY PHOTOELECTRON SPECTROSCOPY) - ANALYTIK 260
ANHANG A11: PULVERDIFFRAKTOMETRIE/ XRD (X-RAY DIFFRACTION) 260
ANHANG A12: PYKNOMETRIE 261
ANHANG A13: BET, SPEZIFISCHE OBERFLAECHE UND PORENGROESSE 262
ANHANG A14: PARTIKELGROESSENVERTEILUNG 263
ANHANG A15: PCD (PARTICLE CHARGE DETECTOR) POTENTIAL 263
ANHANG A16: UV-VIS ANALYTIK 264
ANHANG A17: FLUORESSENZ ANALYTIK 265
ANHANG A18: GEL-ELEKTROPHORESE (SDS-PAGE) 266
ANHANG A19: NMR (NUCLEAR MAGNETIC RESONANCE)-ANALYTIK 267
ANHANG B: AKTIVITAETS-ASSAYS 268
ANHANG B1:ENZYMAKTIVITAETS-ASSAY 268
ANHANG B1.1: ENZYMAKTIVITAETS-ASSAY LIPASE 268
ANHANG B1.2: ENZYMAKTIVITAETS-ASSAY TYROSINASE 268
ANHANG B1.3: ENZYMAKTIVITAETS-ASSAY LACCASE 269
ANHANG B1.4: ENZYMAKTIVITAETS-ASSAY FERULASAEUREESTERASE 269
ANHANG B2: ANTIOXIDATIVE AKTIVITAET VON POLYPHENOLEN 269
ANHANG B2.1: FRAP - ASSAY 270
ANHANG B2.2: TEAC - ASSAY 271
ANHANG B2.3: DPPH-ASSAY 271
ANHANG C: MATERIAL UND METHODEN 272
ANHANG C1: ENZYME 272
ANHANG C2: PARTIKELSYSTEME 273
ANHANG C3: IMMOBILISIERUNGSMETHODEN 276
XVII
ANHANG C3.1: PARTIKELSYSTEM SEPABEADS EC-EP: 276
ANHANG C3.2: PARTIKELSYSTEM SEPABEADS EC-OD 277
ANHANG C3.3: PARTIKELSYSTEM SEPABEADS EC-EA 277
ANHANG C3.4: PARTIKELSYSTEME EXM 1907, EXM 2305, EXM 2256 UND EXM
2178....279
ANHANG D: ERGEBNISDATEN 280
ANHANG D1: MESSDATEN ZU DEN ZEOLITHEN EXM 2200 UND EXM 2202 280
ANHANG D1.1: XRD-MESSUNGEN 280
ANHANG D1.2: XPS-MESSUNG 281
ANHANG D1.3: BET MESSUNG 281
ANHANG D1.4: DICHTEMESSUNG MIT DEM PYKNOMETER 282
ANHANG D2: EINFLUSS VON ASCORBINSAEURE AUF DIE ENZYMATISCHE OXIDATION 282
ANHANG D3: ERGEBNISSE ZUM DOE DER RAPSSCHROTEXTRAKTION 283
ANHANG D5: LOESUNGSANSATZ DES MODELLS ZUR FEST-FLUESSIG-EXTRAKTION 284
ANHANG D6: BERECHNETE KONZENTRATIONSPROFILE 288
ANHANG D7: BINDUNGSMECHANISMEN DER POLYPHENOLE AN XAD UND PVPP 290
ANHANG D8: GETESTETE ELUTIONSMITTEL FUER SINAPIN 290
ANHANG D9: PARTIKELGROESSENVERTEILUNG DER PULVER UND GRANULATE VON EXM
2202 291
ANHANG D10: SORPTIONSISOTHERMENVERGLEICH PHYTINSAEURE 291
ANHANG D11: REGENERIERBARKEIT DERZEOLITHE 292
ANHANG D12: BINDUNG VON SINAPINSAEURE AN PUROLITE A200 292
ANHANG D13: UEBERSICHT DER ERGEBNISSE ZUR PARALLELEN AUFARBEITUNG MIT
PUROLITE A200 ...293
ANHANG D14: ERGEBNISSE ZUM SCREENING DER LM ZUR LL-EXTRAKTION 294
ANHANG D15: CHNS UND AAS ANALYTIK DER SINAPINSAEURE UND PHYTINSAEURE 295
ANHANG D16: ERGEBNISSE DER NMR-ANALYTIK 299
ANHANG D17: ERGEBNISSE DES ADSORBER-SCREENINGS ZUR FETTSAEUREABTRENNUNG
303
ANHANG D18: VERFAHRENSFLIESSBILDER AUS SUPERPRO DESIGNER 304
ANHANG D19: ERGEBNISSE ZUR WIRTSCHAFTLICHKEIT 305
ANHANG D20: ERGEBNISSE ZUM DOE DER WEIZENEXTRAKTION 306
ANHANG D21: ERGEBNISSE ZUM DOE DER LIPOPHILISIERUNG 308
ANHANG E: VERWENDETE GERAETE 310
ANHANG F: VERWENDETE CHEMIKALIEN, PUFFER UND LOESUNGEN 311
ANHANG G: ANGABEN ZUR PERSON 315
ANHANG G1: BETREUTE ARBEITEN 315
ANHANG G2: VEROEFFENTLICHUNGSLISTE 316
ANHANG G3: LEBENSLAUF 318
XVII!
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Inhaltsverzeichnis